北京易用三通道虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)方案書1

北京易用視點動漫科技有限公司地址：北京市石景山區(qū)石景山路22號長城大廈729室郵編：100043電話：010—68660047傳真：010—68664391郵箱：allan1999@網(wǎng)址：虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)方案書EONREALITYSYSTEM1. 虛擬現(xiàn)實技術(shù) 21.1. 概念 21.2. 虛擬現(xiàn)實與傳統(tǒng)展示方法比較： 21.3. 虛擬現(xiàn)實的組成 32. 三通道無縫拼接被動立體設(shè)計方案件 42.1. 綜述： 52.2. 投影系統(tǒng) 52.2.1. CRT.LCD.DLP三種投影技術(shù)的比較 62.2.2. 三洋PLC-XP5600C主要參數(shù) 82.3. 邊緣融合及非線性失真校準(zhǔn)處理機 92.3.1. 多通道邊緣融合投影技術(shù)原理： 92.3.2. 非線性失真校正原理： 102.4. 屏幕 122.4.1. 硬質(zhì)柱形幕： 122.5. 主機系統(tǒng) 132.5.1. 圖形發(fā)生器+SLI（ScalableLinkInterface） 132.6. 實時三維視景仿真軟件 162.6.1. EON介紹： 162.6.2. EONProfessional 162.6.3. EONSDK 182.6.4. EONICATCHER 192.6.5. EON讀入CAX軟件的制作流程 202.7. 中控系統(tǒng) 212.7.1. 音頻系統(tǒng) 212.7.2. 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 213. 產(chǎn)品介紹 213.1. 虛擬現(xiàn)實中心的核心——圖形發(fā)生系統(tǒng) 213.1.1. SLI圖形發(fā)生系統(tǒng) 223.2. 偏振眼鏡 233.3. 數(shù)據(jù)手套 233.4. 立體頭盔 233.5. 位置追蹤儀 243.6. DOF空間模擬交互系統(tǒng) 253.7. 力反饋 264. 系統(tǒng)預(yù)算 26虛擬現(xiàn)實技術(shù)概念RealityCenter（簡稱RC）是SGI提出的一種大視景、高沉浸感、用于群體可視化及群體決策的高端解決方案，其基本含義是以SGIPrism系列超級可視化計算機為基礎(chǔ)，生成高質(zhì)量、同步良好的多顯示通道圖像，通過投影機將其平滑地投射于大屏之上，為用戶提供一個身臨其境的大視場可視化環(huán)境，以支持多種業(yè)務(wù)流程，從各類仿真、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)可視化到產(chǎn)品裝配及展示。這種實時的仿真中心在圖形和視頻應(yīng)用的集成化以及強大的可視化系統(tǒng)中具有重要作用。 自從1994年7月推出了世界上第一個RealityCenter，SGI的RealityCenter概念在工業(yè)界、學(xué)術(shù)界以及新聞界中引起了轟動。作為RealityCenter的創(chuàng)造者，SGI已經(jīng)發(fā)展了多種解決方案，使用戶完全置身于高真實感的虛擬環(huán)境中。沒有什么設(shè)備能象SGIRealityCenter虛擬現(xiàn)實可視化環(huán)境那樣給項目團隊注入如此新鮮的活力和強大的動力。團隊與高分辨率的三維圖像之間的交互營造了一種面對面的氛圍，使理解更迅速，洞察更深刻，決策更明智，并能夠更快地達成共識。RealityCenter的目標(biāo)是：幫助用戶用先進的可視化技術(shù)作為強大的商業(yè)工具，來補充和大大改善業(yè)務(wù)流程，從而節(jié)省大量費用并提高生產(chǎn)效率。效率的極大提升在很短的時間里就能夠轉(zhuǎn)化為工作流的加速和成本的縮減。RealityCenter解決方案根據(jù)用戶的需要和顯示環(huán)境可以分為三類：桌上型（desk）、墻幕型（wall）和房間型（cave），如下圖所示。桌上型和房間型適用于人數(shù)較少的仿真環(huán)境，而基于顯示墻（分為平面和弧型柱面兩種）的RealityCenter方案是目前應(yīng)用最為廣泛的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，適合較多人員同時使用(20-600人)。桌邊型 墻幕型 房間型虛擬現(xiàn)實與傳統(tǒng)展示方法比較：虛擬現(xiàn)實三維動畫效果圖用戶可以隨時以任意視角觀看，在場景中任意漫游主動式、交互式參與，用戶可控制中場景中物體的運動支持方案實時調(diào)整、比較、信息查詢等功能觀眾游覽路徑預(yù)先設(shè)定，無法改變用戶僅僅是被動的觀眾，無法參與其中。只適合簡單演示。如果需要場景變化，則需要重新渲染生成。靜態(tài)展示，效果差，老套虛擬現(xiàn)實的組成RealityCenter主要由主機系統(tǒng)（包括圖形系統(tǒng)）、控制系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、交互設(shè)備系統(tǒng)和應(yīng)用軟件系統(tǒng)等五部分組成：主機系統(tǒng)：每個RealityCenter的核心是SGI強大的圖形服務(wù)器Prism系統(tǒng)。該主機系統(tǒng)利用相應(yīng)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，完成科學(xué)計算、圖像生成、建模和形成視景等功能，并實時處理用戶與虛擬現(xiàn)實環(huán)境的交互。投影系統(tǒng)：包括投影儀和屏幕等，其目的是將主機系統(tǒng)生成的視景投影到屏幕上，產(chǎn)生一個具有沉浸感的虛擬現(xiàn)實環(huán)境?？刂葡到y(tǒng)：包括MATRIX矩陣切換系統(tǒng)、CRESTRON控制系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)。MATRIX系統(tǒng)負(fù)責(zé)信號輸入輸出的切換，如圖像信號在監(jiān)視器和投影之間的切換；CRESTRON系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制投影機和視頻系統(tǒng)等的正常工作；交互設(shè)備系統(tǒng)：包括觀看立體圖像所必需的紅外發(fā)射器和立體眼鏡、操縱桿、獲得最佳3D沉浸感的機械手套、數(shù)字手套及數(shù)字頭盔等。應(yīng)用軟件系統(tǒng)：包括數(shù)字樣機/虛擬裝配中應(yīng)用得軟件開發(fā)平臺，如EON、VegaPrime等。完善的RealityCenter解決方案包括下列各種先進技術(shù)：高性能圖形驅(qū)動及顯示能力高亮度的投影儀及顯示屏幕（平面、球面或柱面）邊緣融合及色彩校正電子技術(shù)集中式的數(shù)據(jù)、音頻及光照控制系統(tǒng)（包括觸感式面板的屏幕）應(yīng)用軟件、工具包及實用程序立體觀察裝置（發(fā)送裝置及有源和無源立體觀察眼鏡）輸入控制裝置（如操縱桿及跟蹤球）先進的輸出裝置（如頭戴式受話器，以及觸覺裝置）高保真度、多通道的音頻/視頻回放系統(tǒng)在制造業(yè)，SGIRC系統(tǒng)可用于：虛擬裝配、外觀/內(nèi)視設(shè)計、碰撞/CFD等高性能計算結(jié)果的可視化等。這種技術(shù)不僅可以為工程師、設(shè)計師及制造業(yè)各領(lǐng)域?qū)＜姨峁┮粋€協(xié)同工作的環(huán)境，而且還可以大大縮短設(shè)計周期、提高設(shè)計效率，從而節(jié)約成本提高投資回報。RC技術(shù)已經(jīng)成為制造公司在日益激烈的競爭環(huán)境中保持技術(shù)領(lǐng)先的利刃。三通道無縫拼接被動立體設(shè)計方案件綜述：一個完備的視景仿真系統(tǒng)至少要由以下部分構(gòu)成：IG（圖像生成器，圖形計算機）視景仿真應(yīng)用軟件開發(fā)平臺及運行平臺具有強烈沉浸感的多通道大屏幕投影系統(tǒng)中央控制系統(tǒng)，視頻播放系統(tǒng)投影系統(tǒng)用于視景仿真系統(tǒng)的投影機不同于其它用于教育、娛樂等方面的商用投影機，對其技術(shù)指標(biāo)有更嚴(yán)格的要求。分辨率為了保證圖像不失真，用于仿真的投影儀只能使用其真實分辨率。為了表現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)，投影儀的真實分辨率至少應(yīng)為1280×1024。亮度在視景仿真應(yīng)用中，一般采用大屏幕。因此要求投影機的亮度必需高，如果亮度不夠，會大大降低觀眾的沉浸感。對比度在視景仿真應(yīng)用中，如果圖像對比度太低，會降低仿真場景的真實感。同時，對比度太低的投影儀做無縫拼接處理非常困難，效果很差。亮度一致性大多數(shù)低檔投影儀的投影圖像的中間和四周往往亮度差別比較大、左邊和右邊的亮度差別比較大。對于一般的Powerpoint演示，這種差別無關(guān)緊要，觀眾往往也不會注意到。但對于視景仿真應(yīng)用，亮度一致性是影響無縫拼接效果的重要因素之一。因此，高檔投影儀的亮度一致性可達到90％以上。圖像還原度對于一般的Powerpoint演示，觀眾并不會注意圖像失真（包括色彩失真及幾何失真）。但對視景仿真應(yīng)用，如果仿真場景的顏色不匹配（多臺投影儀之間）、物體稍微有點變形，觀眾馬上能夠感覺得到。使“仿真”的意義大打折扣?？烧{(diào)節(jié)參數(shù)的多少為了在多通道投影系統(tǒng)中真實地還原圖像，要求投影儀具有方便的調(diào)節(jié)功能，使其與其它投影儀配合、匹配。一般售價幾萬元人民幣的普通投影儀可調(diào)節(jié)的參數(shù)很少。而高檔投影儀可以通過移動鏡頭來調(diào)整梯形失真、可能選擇合適的投射率的鏡頭，等等。這樣，在多通道拼接處理時一方面調(diào)試容易，更重要的是能保證圖像效果。CRT.LCD.DLP三種投影技術(shù)的比較現(xiàn)今投影技術(shù)主要有CRT、LCD、DLP三種。CRT技術(shù)是出現(xiàn)最早，也是最成熟的一種投影技術(shù)。但是它有一個致命的缺點――亮度太低，因此CRT投影機的應(yīng)用正逐漸減少。目前最流行的投影技術(shù)是LCD和DLP。LCD投影儀，LCD是LiquidCristalDisplay的英文縮寫。它的成像器件是液晶板，也是一種被動式的投影方式。利用外光源金屬鹵素?zé)艋騏HP（冷光源），若是三塊LCD板設(shè)計的則把強光通過分光鏡形成RGB三束光，分別透射過RGB三色液晶板；信號源經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，調(diào)制加到液晶板上，控制液晶單元的開啟、閉合，從而控制光路的通斷，再經(jīng)鏡子合光，由光學(xué)鏡頭放大，顯示在大屏幕上。這種類型的投影儀目前最高分辨率可做到1600x1200，亮度在1萬ANSI流明以上。但是LCD投影儀由于液晶板本身的物理特性的原因，色彩不很均勻、響應(yīng)速度慢，隨著時間的推移，性能有所下降。DLP投影機中的DLP是一種新興的投影技術(shù)，這種技術(shù)是英文DigitalLightProcessing的縮寫，中文含義為數(shù)字光處理技術(shù)，該技術(shù)是由美國德州儀器公司研制推出的一種全數(shù)字的反射式投影技術(shù)，它可以被稱為是投影和顯示信息領(lǐng)域中的一個新思路。由這種技術(shù)生成的投影機采用DMD（DigitalMicromirrorDevice）數(shù)字微鏡作為光學(xué)成像器件，來調(diào)制投影機中的視頻信號，驅(qū)動DMD光學(xué)系統(tǒng)，通過投影透鏡來完成數(shù)字投影顯示的，DMD數(shù)字微鏡裝置是由美國德州儀器公司專門生產(chǎn)開發(fā)的一種特殊半導(dǎo)體元件，一個DMD芯片中含有許許多多的細(xì)微的正方形反射鏡片，這些鏡片中的每一片微鏡都代表一個像素，每一個像素面積為16um×16um，鏡片與鏡片之間是按照行列的方式來緊密排列的，并可由相應(yīng)的存儲器控制在開或關(guān)的兩種狀態(tài)下切換轉(zhuǎn)動，從而控制光的反射。DLP投影機使用了反射式數(shù)字微鏡后，它內(nèi)部的光學(xué)成像部分的總光效率高達60%左右，這使得DLP投影機無論工作在光線充足的環(huán)境還是光線暗淡的環(huán)境時，都能將更多的光線投射到投影屏幕上，這也是為什么DLP投影機比傳統(tǒng)的模擬投影機具有更高的亮度、對比度的原因所在。根據(jù)DLP投影機中包含的DMD數(shù)字微鏡的片數(shù)，人們又將投影機分為單片DLP投影機，兩片DLP投影機和三片DLP投影機。目前市場上出現(xiàn)的DLP投影機，多數(shù)都屬于單片機，這種單片DLP投影機主要適用在各種便攜式投影產(chǎn)品中，這種投影機的整個機身一般小于A4紙張的面積，專為流動人員而設(shè)計。這種單片DLP投影機雖然價格便宜，但是并不適用于仿真系統(tǒng)環(huán)境，因為它的亮度一般只有1000流明左右，而且亮度均勻性和色彩一致性方面都比較差，一般只適用于演示、娛樂等。三片DLP投影機，三片DMD芯片分別反射三原色中的一種顏色，已經(jīng)不需要再使用色輪來濾光了；使用三片DMD芯片制造的投影機亮度最高可達到12000ANSI流明，它拋棄了傳統(tǒng)意義上的會聚，可隨意變焦，調(diào)整十分便利；其分辨率也比較高，不經(jīng)壓縮分辨率可達到1280×1024。三洋PLC-XP5600C主要參數(shù)類型商用數(shù)據(jù)型顯示技術(shù)LCD投影方式正投投影距離(米)1.4--14.6液晶板尺寸1.3英寸TFT快速矩陣變換電路芯片數(shù)目3支持的色彩數(shù)目1677萬最高顯示分辨率(dpi)1280*1024標(biāo)準(zhǔn)顯示分辨率(dpi)1024*768水平掃描頻率(KHz)15-100KHz垂直掃描頻率(Hz)50-100Hz標(biāo)稱對比度1200：1標(biāo)稱光亮度5600流明標(biāo)稱光亮度均勻值90%鏡頭變焦F1.8-2.1,f=48.4-62.8mm，1:1.3成像尺寸0.78--10.16m梯形矯正垂直±40°，水平±10°投影燈泡功率(W)300WNSH輸入信號NTSC/PAL/SECAM/NTSC4.43/PAL-M/PAL-N/HDTV輸入接口1:RGB(D-Sub15)IN、DVI-D、RGBHV,Y,Pb/Cb,Pr/Cr,Composite(BNC)、Stereo(minijack)、Composite(RCA)、s-Video(miniDIN4)、Y,Pb/Cb.Pr/CR(RCA×3)、Stereo(RCA×2)輸出接口Audio×1,RGB×1遙控器無線遙控器（兼帶激光標(biāo)及電腦滑鼠功能）噪音(dB)35電源性能100-240VAC50/60Hz產(chǎn)品尺寸429.5*319*168mm產(chǎn)品重量9.2kg隨機附件用戶使用手冊,遙控器,電纜線,保修卡,軟提袋其他性能局部放大、畫面捕捉、自動信號識別其它特點視頻帶寬：180MHz邊緣融合及非線性失真校準(zhǔn)處理機多通道邊緣融合投影技術(shù)原理：處理前處理后非線性失真校正原理：當(dāng)采用球幕或柱幕時，當(dāng)投影儀把圖像投射到這些弧形的屏幕上時，圖像就會變形失真，這種現(xiàn)象被稱之為非線性失真。為了在弧形屏幕上得到正確的圖像顯示效果，必須對圖像進行處理，這種處理被稱之為非線性失真校正。而對于平面幕則不存在這樣的問題。3DPerceptionCompactUTMZer0在本方案中，建議采用3DPerceptionCompactUTM作為邊沿融合及非線性失真校正處理機；調(diào)試及控制軟件為CompactControl。當(dāng)調(diào)試完畢之后，所有的參數(shù)被寫入到CompactUTM中。3DPerceptionCompactUTM邊沿混合及非線性失真校正處理機可以對2-4路視頻輸入信號進行處理，它具有以下特點：數(shù)字非線性失真校正數(shù)字邊沿混合處理（四個方向）數(shù)字亮度不均勻補償數(shù)字色彩補償數(shù)字伽馬校正CompactControl可以產(chǎn)生下面所示的調(diào)試圖像，以完成邊沿融合處理對于非線性失真，CompactUTM可以為每個投影通道產(chǎn)生一個網(wǎng)狀柵格。根據(jù)當(dāng)前投影儀和眼點位置，CompactUTM會在投影屏幕上一幀一幀地確定柵格的頂點，然后把圖像作為紋理繪制在扭曲的柵格上，從而100%地糾正非線性失真。以下校正算法可以疊加使用。HYPERLINKCompactUTMZer0有7種型號，如果要求圖像分辨率達到1024X768，并作立體應(yīng)用，則其刷新率至少應(yīng)達到96Hz以上。因此應(yīng)選擇1臺3個顯示通道的CompactUZer0XGAplus，其最大分辨率可達到1024X768X108Hz。屏幕硬質(zhì)柱形幕：在仿真應(yīng)用環(huán)境中，柱幕較平面幕有更大的視角，會使用戶產(chǎn)生強烈的沉浸感，應(yīng)用效果比平面幕好得多，建議用戶采用柱幕。根據(jù)其材質(zhì)，屏幕分為軟幕和硬幕兩種。軟幕的平直度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如硬幕，特別是用在柱幕上時，屏幕的中間部位會向往突出，使圖像發(fā)生變形。而硬幕則不會出現(xiàn)這種情況，而且硬幕的壽命高于軟幕。在專業(yè)屏幕制造商中，美國的StewartFilmscreen公司和Mechdyne公司是最著名的，但是其產(chǎn)品價格非常昂貴，不推薦使用。國產(chǎn)專利柱幕在實際應(yīng)用中完全不比進口產(chǎn)品差，但是價格便宜相當(dāng)多。國產(chǎn)專利柱幕幕面采用環(huán)氧樹脂壓注成形，表面光滑，整體無接縫。表面噴涂專業(yè)屏幕漆，增益系數(shù)1.1，保證觀眾在屏幕前各個角度觀看畫面不會出現(xiàn)亮度變化的情況，非常適用于視景仿真環(huán)境。主機系統(tǒng)本項目針對用戶需求，在主機系統(tǒng)設(shè)計中，我們?yōu)榭蛻暨x擇的是具備SLI、高性能、性價比高圖形發(fā)生器，下面是對這種主機系統(tǒng)進行說明。圖形發(fā)生器+SLI（ScalableLinkInterface）針對SGI的prism超級圖形工作站，我們提出一種相對低端的主機系統(tǒng)方案，此方案采用是當(dāng)前最流行SLI技術(shù)，是一個性價比很高的方案，下面首先接受一下SLI技術(shù)。SLI，這個既古老又新鮮的名詞，說他古老，是因為，早在1998年，他就首次被3dfx公司提出，并應(yīng)用在旗下Voodoo2顯示卡上。說他新鮮，是因為，從2000年，3dfx被NVIDIA收購以后，銷聲匿跡多年后，又重新被NVIDIA提出，并被NVIDIA賦予全新詮釋。說SLI，就要從3dfx時代開始。相信大家對于6、7年前的Voodoo2

SLI技術(shù)還尚有一些記憶，Voodoo2是3dfx推出的第二代3D圖形卡產(chǎn)品，而在Voodoo

2所擁有的技術(shù)中，3dfx推出了“SLI交錯互連技術(shù)”，這項技術(shù)可以讓兩塊Voodoo

2顯卡連接起來并行運作，獲得接近一倍的顯示性能上的提高，而在兩塊顯卡的工作分配上，并選擇了按畫面幀數(shù)進行渲染的方式，這就是Voodoo2

SLI技術(shù)。按照官方的解釋是，它全稱是Scan

Line

Interleave（掃描線疊加顯示），是采用將畫面按照奇偶線進行分離，交給兩塊顯卡一起完成，最后再把兩塊顯卡的畫面合并到一起發(fā)揮最大功用的工作方式。

Voodoo2

SLI技術(shù)的工作原理就是將一幅渲染的畫面分為一條條掃描幀線，它將圖像交由兩塊顯卡各負(fù)其責(zé)，一個對于圖像渲染奇數(shù)幀線部份，另一個則是渲染偶數(shù)幀線部份，然后將同時渲染完畢的幀線進行合并完整的圖像后寫入到幀緩沖中去，再由顯示器完整的顯示出一個被兩塊顯卡渲染過的畫面了。由于SLI技術(shù)將渲染圖像任務(wù)平均分擔(dān)給了兩塊顯卡，對于畫面的渲染效率自然也就提高了許多，這就是雙顯卡并行大幅提升效能的關(guān)鍵所在。隨著時間的推移，經(jīng)過一系列的發(fā)展和改變，即便Voodoo

2在顯卡技術(shù)上具有其前瞻性，但是3dfx在產(chǎn)品政策上的固執(zhí)和失誤,不久公司逐漸從興旺走向了衰落。在2000年，NVIDIA將其3dfx公司收購之后歸于自己旗下，這也使得Voodoo2

SLI技術(shù)也隨之落入時間的長河之中。隨著PCI-E平臺的在市場中的逐步推廣，NVIDIA將原來3DFX公司的Voodoo2

SLI技術(shù)再次引人，并在此基礎(chǔ)上加以改進正式發(fā)布了以融合NVIDIA自身特點的SLI技術(shù)。NNV公司此次所提出的SLI技術(shù)盡管也是一種顯卡并行技術(shù)，但在實際的工作原理上與3DFX卻有明顯不同。SLI

全稱Scalable

Link

Interface，是nVIDIA公司于今年6月28日推出的一種革命性技術(shù)。能讓多塊NVIDIA

GeForce6/7系列或者NVIDIA

Quadro顯卡工作在一臺個人計算機或工作站上，從而極大地提升圖形性能。NVIDIA的SLI的工作原理是將一幅圖像分為上下兩部分各自進行獨立的渲染，并且采用了自身開發(fā)的動態(tài)負(fù)載平衡算法，將任務(wù)分配給兩塊顯卡進行，而且特別值得一提的是在工作量上這兩塊顯卡并非進行完全的平均分配，這也與以前Voodoo2

SLI技術(shù)的平均分配渲染幀數(shù)有著最為顯著的區(qū)別。這主要是由于主卡相對副卡而言可以調(diào)用更多的系統(tǒng)的資源，而動態(tài)負(fù)載平衡算法就可使其主卡分配并承擔(dān)一大部分渲染圖像任務(wù)，而相對于副卡來說，它所分配并承擔(dān)的渲染圖像的任務(wù)自然就少一些，其實這樣也主要是為了保證兩塊顯卡完成渲染任務(wù)時的一種有效平衡，從而在工作完成的時間上達到相對的一致，盡管兩種SLI的工作原理相同，但在工作分配上采取了完全不一樣的分配方式。Nvidia的SLI互連不再是和Voodoo

2一樣借助線纜，而是使用一塊兩端有“MIO”接口的PCB連接子卡。卡上的接口有點兒類似PCI

Express×1，而在顯卡的頂部位置則預(yù)留了對應(yīng)的接口。這樣，該SLI連接卡就可以將兩塊nvidia顯卡連接起來，實現(xiàn)SLI并行運作。NVIDIA表示，選擇PCB卡連接可充分保證信號通訊的質(zhì)量與速度，顯卡間的數(shù)據(jù)傳輸采用數(shù)字形式進行，這樣可有效防止因信號干擾而導(dǎo)致畫面不同步的弊端，(最近nVIDIA已經(jīng)公布了可用驅(qū)動支持nVIDIA

GeForce

6600標(biāo)準(zhǔn)版或6600LE組建SLI系統(tǒng)，而這種新型的SLI系統(tǒng)無需通過連接卡便能實現(xiàn))。Voodoo

2所采用的技術(shù)是模擬傳輸方式，數(shù)字信號先被轉(zhuǎn)換為模擬信號后才進行合成，因為干擾的影響，在某些時候會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不匹配的問題，導(dǎo)致合成后的畫面往往難以同步或出現(xiàn)其他問題，這也是Voodoo

2

SLI技術(shù)的主要缺陷。而改用數(shù)字信號傳輸，顯然就不存在這個問題，顯卡處理完的幀數(shù)據(jù)被集合起來合成，然后才轉(zhuǎn)為模擬信號輸出，從而確保畫面的完整性。NVIDIA

SLI功能位于現(xiàn)在顯卡的圖形處理器里，它是將SLI的控制功能直接集成到在顯卡的圖形處理器的芯片內(nèi)部，其所負(fù)責(zé)的功能主要是包括了兩塊顯卡運行時的連接、呼應(yīng)、渲染任務(wù)指令以及兩塊顯卡所渲染畫面的合成等功用。特別值得一提的是，由于這一功能是集成于芯片內(nèi)部本身，以前的圖形處理器并沒有集成這一控制邏輯功能，所以以前的顯卡都并不支持SLI技術(shù)。而在NVIDIA

SLI技術(shù)在接口方式上也有要求，它目前只可在PCI-E接口上運行，這也就意味著目前的AGP 8X接口的顯卡也不可能使用到SLI功能，整體來說，只有在支持雙PCI-E接口的主板才有支持SLI顯卡功能是最為基本的條件。由于指令的傳輸工作相對簡單，在芯片的FCBGA封裝中也只有極少幾根針腳用于SLI模式。最令人稱奇的還是它的并行能力，nVIDIA的研發(fā)專家聲稱，SLI技術(shù)最多可以支持8塊GPU并行運作，雖然在消費市場沒有什么意義，但在工作站領(lǐng)域，8塊GPU并行意味著可獲得超高的渲染效率。傳統(tǒng)的多GPU技術(shù)多半采用任務(wù)均分的方式，兩塊顯卡完成的渲染任務(wù)量完全均等，Voodoo

2的SLI及之后的Voodoo

5系列都是如此，ATi的MAXX顯卡和XGI的Volari

Duo系列產(chǎn)品也是采納類似的思想。但這種任務(wù)均等分派的設(shè)計并不科學(xué)：首先，主顯卡或主GPU必須承擔(dān)額外的控制、任務(wù)分配、畫面合成和輸出等工作，用于渲染的運算資源較少，但它必須完成與副卡一樣多的任務(wù)。結(jié)果自然是，副卡率先將任務(wù)完成，把結(jié)果數(shù)據(jù)回傳后便處于等待狀態(tài)，直到主卡將本批次任務(wù)處理完畢之后才可以繼續(xù)進行任務(wù)指派；第二，同一幅畫面不同區(qū)域的復(fù)雜度并不相同，所需的運算量也不一樣，如果使用Voodoo

2的幀線劃分方式那也沒什么，但nVIDIA的SLI采用劃分上下畫面的方式，如在常見的賽車游戲中，畫面上半部分幾乎是靜態(tài)的，而下半部分就非常復(fù)雜，需要處理的數(shù)據(jù)量很大，如果單純將畫面作均等的劃分也不科學(xué)。為此，nVIDIA另行開發(fā)了一套動態(tài)負(fù)載平衡技術(shù)，畫面的上下劃分并不是按照固定的一半一半方式，而是根據(jù)畫面的復(fù)雜情況進行劃分，如可能為4：5或3：2等非均等的模式。這樣的分配并不是為了保證工作量在兩塊卡間的絕對平均分配，而是要將兩塊顯卡完成渲染任務(wù)的時間保持一致，以此達到效能的最優(yōu)化。考慮到主顯卡需要承擔(dān)額外的控制任務(wù)，用于實際渲染運算的資源較少，動態(tài)負(fù)載平衡算法就可以根據(jù)這一前提，將任務(wù)量適當(dāng)多給副卡分擔(dān)。這樣，nVIDIA所構(gòu)建的SLI系統(tǒng)就可以保證兩塊顯卡都工作在最佳效率條件下。要提到的是，這項動態(tài)負(fù)載平衡算法并不是集成在GPU芯片內(nèi)部，而是在驅(qū)動程序中整合，nVIDIA可以方便對其進行修改，以提供更佳的性能。nVIDIA

SLI

Multi-GPU的確是一項令Diyer們熱血沸騰的圖形顯示技術(shù)，不管要求多么高的的3D游戲，再夸張的特效它都可以應(yīng)付自如，游戲愛好者可以充分體驗到這種速度與顯示效果都大幅提升的快感，而對于專業(yè)設(shè)計人員來說，SLI也將帶來效率的翻倍提升—渲染工作的費時費力大家想必有所耳聞，為了渲染短時間的虛擬畫面，圖形工作站可能要連續(xù)運行上數(shù)個小時直至幾天幾夜，有了SLI，渲染的時間幾乎可以縮短一半，效率提升極其明顯。通過這種先進的SLI技術(shù)我們可以得到幾乎翻倍的圖形顯示性能，把它引入實際應(yīng)用也不再不切實際了，它不再像以前組建Voodoo

2

SLI那樣昂貴。實時三維視景仿真軟件EON介紹：EON是快速開發(fā)虛擬裝配、視景仿真應(yīng)用的編輯工具。使用EONStudio，即使沒有經(jīng)驗的用戶也可以快速簡捷地建立起復(fù)雜而且高質(zhì)量的交互應(yīng)用，它不需要任何編程經(jīng)驗。主要優(yōu)勢易操作和集成圖形化的編輯工具可使非程序員加入復(fù)雜的交互效果，容易與標(biāo)準(zhǔn)軟件集成；文件導(dǎo)入簡便可導(dǎo)入大多數(shù)通用的CAD和3D格式，可以很容易利用和處理來自各種3D建模工具的物體和紋理；預(yù)編程的交互節(jié)點功能可以減少新應(yīng)用的開發(fā)時間；圖形化的網(wǎng)頁發(fā)布器簡化了把與網(wǎng)頁的通訊功能嵌入到EON應(yīng)用的過程；精簡的文件格式采用了有效的專用的壓縮算法和分割技術(shù)；高質(zhì)量的渲染EON提供超高的視覺質(zhì)量；培訓(xùn)功能帶有創(chuàng)建培訓(xùn)應(yīng)用的節(jié)點，可用于教學(xué)，練習(xí)和評估EON工作流程導(dǎo)入–導(dǎo)入不同的3D物體，通常來自三維動畫軟件或CAD軟件，如3DStudioMax、DXF、LightWare、Lightscape、ArchiCAD、ProE、CATIA等。添加行為–模型導(dǎo)入后，行為便可通過EONStudio的直觀圖形用戶界面進行添加，將行為和模型連接起來從而實現(xiàn)交互行為。發(fā)布–利用EON的WebPublisher，應(yīng)用可以立即發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上；也可以獨立地運行。主要特點輸入格式包括：3DStudio、ArchiCAD、VRML2（包括關(guān)鍵幀）、DXF和LightWare等16種格式。在導(dǎo)入過程中所有紋理自動轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的格式（.jpg,.png或.ppm）。擁有100多個節(jié)點，這些節(jié)點的功能包括運動模型、傳感器、操作、演示室和特殊效果等。使用Java-script或VB-script的腳本節(jié)點，可為EON添加無限的功能。實時渲染，在包括抗鋸齒、透明、環(huán)境貼圖、反射、陰影等算法時，仍能做到實時渲染。擁有碰撞檢測和剛體運動模塊。EONProfessionalEONProfessional提供了一套全新的性能非常優(yōu)異的模塊，實現(xiàn)了工業(yè)級別的虛擬現(xiàn)實，為特定的開發(fā)人員而設(shè)計。它的視覺效果模塊可提供實時的最高級的真實度；其CAD模塊，支持多種CAD和2D/3D模型文件格式；其物理模塊可允許用戶實時真實地模擬復(fù)雜的機械系統(tǒng)；人物模塊可將高度真實的活動的人物集成到EON應(yīng)用中。視覺效果模塊對于諸如設(shè)計預(yù)覽、銷售等這樣對可視化要求較高的應(yīng)用，這個軟件包可利用基于CG腳本語言的實時可視化效果來實現(xiàn)更高級的真實度。CG可在PC上生成實時具有照片真實度的效果，能夠?qū)崿F(xiàn)陰影交互計算。利用具有易操作界面的EON實時渲染和可視化效果庫，程序員可以直接對圖形硬件進行操作，大大加速了逼真效果的開發(fā)。這個庫目前包括：phong-shading、bumpmapping、darkmapping、立方環(huán)境貼圖、基于HDR圖像的光照、皮革、樹木、玻璃、水、織物和非照片真實度的hatch-shading。程序員還可以利用嵌入在EONProfessional用戶界面的CG腳本語言擴充這個庫。CAD模塊對于工業(yè)用戶，EONProfessional帶有高端的CAD和3D數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊，它通過優(yōu)化，快捷地把各種CAD和3D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成EON格式。其基本模塊支持30多種格式，如AutoCAD，CADKEY，KGES，Maya，3dsmax，LightWave，SOFTIMAGE3D和SolidWorks等。此外，它還支持關(guān)鍵幀（key-frame）、自動常規(guī)校正、頂點縫合、幾何/平面削減、保持UV貼圖和紋理的情況下的任意調(diào)節(jié)的組合貼圖。EONCAD是與RightHemisphere聯(lián)合開發(fā)的，它基于成功產(chǎn)品DeepExploration，而且將EON自主技術(shù)與Polytools和CoreCAD模塊融合起來。它還具有多種CAD插件，可以把MicroStation、CATIA、Alias、Unigraphics、Pro/E和STEP直接轉(zhuǎn)換成EON的文件格式EOZ或EOP，并且可以通過批處理方式完成這種轉(zhuǎn)換。物理模塊為那些對虛擬裝配和視景仿真中3D實體運動有很高真實度需求的應(yīng)用，EONProfessional提供了重力、摩擦、運動學(xué)、物體間的物理限制等功能，它非常適合需要把現(xiàn)實的真實度加入到其應(yīng)用中的開發(fā)人員。物理模塊基于成功的Vortex物理引擎，該引擎利用牛頓基本定律，其力學(xué)功能非常強大，它還包括一個全新的性能優(yōu)異的碰撞檢測算法，可大大提高運算速度，而且還包括一個高逼真度的車輛動力學(xué)引擎。這些功能可加速應(yīng)用開發(fā)進程，取代美工和程序員繁瑣的動畫制作和算法實施。象EON所有軟件模塊一樣，物理模塊也有圖形界面，它允許非程序員創(chuàng)建含有高級物理模型的應(yīng)用。人物模塊人物模塊可使建筑師、開發(fā)人員、工程師和城市規(guī)劃設(shè)計師在觀看他們設(shè)計的場景時加入活動的人物，從而得到更真實的效果。這個模塊提供的高精度虛擬人物還可以用于制造，應(yīng)急和安保人員的培訓(xùn)。并且人物模塊與來自Archvision的RealPeople庫有無縫的接口。EONSDK盡管EON提供的功能非常豐富，但用戶有時會對某些功能有些特殊要求。因此EONReality提供了SDK這個功能完善的開發(fā)工具，它可以擴展EON的所有功能。EONSDK是一個創(chuàng)建定制的EON節(jié)點和模塊的軟件開發(fā)工具，EONReality也是用它來建立標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點和模塊的。EONSDK通過微軟的VisualC++進行調(diào)用，它在VisualC++中加入了兩個向?qū)?、連接用戶代碼與EON框架的幾個基類和一些庫。使用它開發(fā)的模塊，甚至獨立的節(jié)點，都可以進行許可保護。它允許第三方開發(fā)人員創(chuàng)建特殊的EONStudio插件。使用SDK，用戶通過增加自己的節(jié)點來增強EON應(yīng)用，這些節(jié)點可以提供新的功能，也可以只是更新原有的節(jié)點。它們可像EON所提供的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點一樣來安裝和使用，它們完全集成在EON中。主要優(yōu)勢：用戶可以擴展EON，并且與EON軟件一同銷售；用EONSDK開發(fā)的模塊可無縫地嵌入現(xiàn)有的EON軟件中；運行環(huán)境和開發(fā)環(huán)境（開發(fā)工具）都允許擴展和定制；提供了API文檔、頭文件、庫文件和項目文件例子源碼，還提供了框架代碼的向?qū)Ш涂删幾g的項目文件；函數(shù)庫中提供了多個常用且實用的函數(shù)，從而簡化了編程工作，可以輕松定制和設(shè)計自己的EON模塊；SDK和EON架構(gòu)基于微軟的COM技術(shù)，為開發(fā)人員提供了一個整潔和通用的接口。EONICATCHERICATCHER在大屏幕上提供性價比高的單通道或多通道顯示，為用戶提供了易用的沉浸式的3D立體體驗。用戶可沉浸在數(shù)字化的環(huán)境中，看到懸浮在屏幕前面的物體，在該環(huán)境中的交互功能使用戶成為3D應(yīng)用的參與者而不僅是觀看者。EONICATCHER是一個沉浸式立體顯示解決方案，它使用標(biāo)準(zhǔn)的投影儀與EON軟件配合。可以支持前投、背投和單屏、多屏，實現(xiàn)直觀，實時地交互，3D圖形可根據(jù)用戶的動作做成反應(yīng)，可同時顯示多個物體或全場景。主要特點：動態(tài)抗鋸齒，可得到超乎尋常的視覺質(zhì)量；支持各種來源的標(biāo)準(zhǔn)立體顯示信號；與廣泛的虛擬現(xiàn)實外設(shè)兼容：如立體眼鏡（CrystalEyes）、三維鼠標(biāo)（LogitechMagellan3DController）、數(shù)據(jù)手套（PinchGloveSystem）、頭盔式顯示器（SonyGlasstron和i-glasses）、動作跟蹤系統(tǒng)（FlockofBirds、3SPACEFASTRACKTrackerSystem、Intersense）、游戲桿等；可以通過編寫相應(yīng)的可與系統(tǒng)無縫連接的驅(qū)動（需要SDK支持）來支持其它硬件；通過使用多臺普通PC組成多通道顯示的技術(shù)來提高性價比；多通道顯示系統(tǒng)可支持立體顯示；支持高質(zhì)量四緩存立體顯示；圖形編輯工具允許非程序員添加復(fù)雜的交互效果；可與EONStudio的所有產(chǎn)品完全集成。EON讀入CAX軟件的制作流程EON的制作大體分為三個部分：1.模型導(dǎo)入2.添加節(jié)點3.發(fā)布直接導(dǎo)入直接導(dǎo)入EONCADEONProfessional添加節(jié)點發(fā)布CATIAUGPROE3ds.igs等，請參見表1CD-ROM互聯(lián)網(wǎng)沉浸設(shè)備立體顯示模型導(dǎo)入-對于CATIA、Pro/Engineer、UniGraphics等流行的CAX軟件的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化，EON提供了兩種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的方法：直接導(dǎo)入。在EONProfessional中，選擇File->Import,選擇讀入文件的格式（CAX軟件的輸出格式），目前能直接輸入EON中的格式有：表13DStudio.3dsACIS7.0ACISv2.1AutodeskfilesOkino.bdfDWG(uptoV2005)DXFASCⅡIGESv5.3Lightwave.lwPro/E.SLPSoftImage-3DSolidWorksStereo.STLUSGS$Gtop30.demVRML2.0.wrlWavefront.objXGL/ZGLOpenFlightVRML2.0

②采用EON與RightHemisphere聯(lián)合開發(fā)的EONCAD讀取CAX軟件的數(shù)據(jù)，此種方法比直接導(dǎo)入的方法更為靈活，對于工業(yè)用戶，EONCAD通過優(yōu)化，快捷地把各種CAD和3D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成EON格式。其基本模塊支持30多種格式，如AutoCAD，CADKEY，KGES，Maya，3dsmax，LightWave，SOFTIMAGE3D和SolidWorks等。此外，它還支持關(guān)鍵幀（key-frame）、自動常規(guī)校正、頂點縫合、幾何/平面削減、保持UV貼圖和紋理的情況下的任意調(diào)節(jié)的組合貼圖。EONCAD是與RightHemisphere聯(lián)合開發(fā)的，它基于成功產(chǎn)品DeepExploration，而且將EON自主技術(shù)與Polytools和CoreCAD模塊融合起來。它還具有多種CAD插件，可以把MicroStation、CATIA、Alias、Unigraphics、Pro/E和STEP直接轉(zhuǎn)換成EON的文件格式EOZ或EOP，并且可以通過批處理方式完成這種轉(zhuǎn)換。添加行為–模型導(dǎo)入后，行為便可通過EONStudio的直觀圖形用戶界面進行添加，將行為和模型連接起來從而實現(xiàn)交互行為。發(fā)布–利用EONStudio的WebPublisher，應(yīng)用可以立即發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上；也可以獨立地運行。中控系統(tǒng)音頻系統(tǒng)音頻系統(tǒng)，沒必要追求高檔化，它畢竟不是用于欣賞音樂，但是它必需能提供立體聲源,使參與者可獲得多維感受，可以采用中高檔的商用音響系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為了使用三臺圖形工作站構(gòu)成多通道系統(tǒng)，并且滿足視景仿真性能的要求，必須建立系統(tǒng)內(nèi)部的高速局域網(wǎng)，用于連接這三臺圖形工作站。產(chǎn)品介紹虛擬現(xiàn)實中心的核心——圖形發(fā)生系統(tǒng)目前，先進可視化系統(tǒng)用戶所面對的主要技術(shù)難題是如何將TGB的數(shù)據(jù)處理并轉(zhuǎn)化成可視化圖像，傳統(tǒng)的圖形處理方式難以對如此巨大的數(shù)據(jù)集進行處理，目前采用SLI技術(shù)可以讓兩塊顯卡同時渲染一副圖像，這樣大大提供了工作效率，而且能達到很好的效果。SLI圖形發(fā)生系統(tǒng)本方案的圖形發(fā)生器主要負(fù)責(zé)圖形渲染和應(yīng)用軟件處理的任務(wù)。因此需要采用性能穩(wěn)定，計算和圖形性能強的圖形發(fā)生器。下面是我們?yōu)榭蛻暨x擇的圖形發(fā)生器配置：處理器1)個或(2)個英特爾?至強?處理器3.6GHz（含超線程技術(shù)）操作系統(tǒng)Microsoft?Windows?XPProfessional，I/O接口1個串行端口、1個并行端口、2個IEEE1394端口（1個正面、1個背面）、8個USB2.0端口（2個正面、6個背面）光盤驅(qū)動器CD-ROM、DVD-ROM、CD-RW、DVD/CD-RWCombo、DVD±RW/±R或16XLightScribe雙層DVD±RW/±R可升級性可升級至雙處理器可擴展插槽2個PCI、1個PCIExpressx4（x8接口）、2個PCI-X（1x100MHz、1x133MHz）、1個PCI-Expressx16圖形圖形NVIDIAQuadroFX4400G(PCI-Express)外形小型立式安全性特性標(biāo)準(zhǔn)、側(cè)面板鎖、USB端口可禁用、密碼鎖、Kensington鎖配置、通用機箱夾板鎖、機箱入侵傳感器支持的處理器2內(nèi)存2GB內(nèi)存電源600W輸入設(shè)備快速訪問PS/2或USB鍵盤，雙按鈕或三按鈕滾輪鼠標(biāo)（光學(xué)或機械），USBSpaceball音頻集成AC97音頻，支持16位立體聲雙聲道；可選SoundBlasterAudigy2-ZSPCI高速緩沖內(nèi)存1MB或2MB二級高速緩存（視處理器型號而定）在此圖形卡中，我們專門選擇了FX4400G，這塊顯卡的主要功能在于它能同時輸出兩路獨立、同樣的信號，并且能夠驅(qū)動多組顯示設(shè)備和投影儀。下面對FX4400G做一個簡要概括：偏振眼鏡偏振眼鏡是與偏振片相對應(yīng)的必要設(shè)備，一般來說，左眼的偏振度與上層的投影儀遮擋偏振片相同，右眼的偏振度與下層的投影儀遮擋偏振片相同，由此產(chǎn)生左右眼視差，形成立體感。數(shù)據(jù)手套5DT公司Glove16型14傳感器數(shù)據(jù)手套產(chǎn)品特點5DT公司Glove16型14傳感器數(shù)據(jù)手套可以記錄手指的彎曲（每根手指2個傳感器）能夠很好的區(qū)分每根手指的外圍輪廓。系統(tǒng)通過一個RS-232接口與計算機相連接。

5DT的16傳感器無線數(shù)據(jù)手套是Glove16型14傳感器手套的無線版本。無線手套系統(tǒng)通過無線電模塊與計算機通信（最遠(yuǎn)支持20米距離），無線電模塊與計算機的RS-232接口相連。這兩種數(shù)據(jù)手套有左手和右手型號可供選擇。手套為可伸縮的合成彈力纖維制造，可以適合不同大小的手掌。還可以提供一個USB的轉(zhuǎn)換接口立體頭盔nVisorSXnVisorSX單眼視場：60度分辨率：1280×102460Hz（analog或DVI)亮度：25FL（max)可調(diào)節(jié)ArcMinute/Pixel：＜2.2LCO$(硅上液晶）顏色：24Bit雙眼融合：100%聲音：雙聲道重量：~1kg位置追蹤儀Fastrak系列描述：Fastrak位置跟蹤器能夠很精確地計算出微型接收器在空間移動時它所處的方位。這種裝置從根本上消除了當(dāng)它在進行實時動態(tài)６自由度旋轉(zhuǎn)時測量位置（笛卡爾坐標(biāo)系中的Ｘ，Ｙ，Ｚ坐標(biāo)）和方位（方位角，高度和旋度）所潛在的問題，這是目前最精確的電磁跟蹤系統(tǒng)。在那種需要有實時回應(yīng)的情景中，比如界面接口為虛擬現(xiàn)實環(huán)境，控制模擬投影儀或者其他應(yīng)用中時，位置跟蹤器是中最完美的解決方案。在生物學(xué)的研究中這也是測量動作范圍或肢體旋轉(zhuǎn)中理想的解決方案。它的特點就是快捷，準(zhǔn)確，使用簡單，是一種測量非導(dǎo)體動作數(shù)據(jù)的有效工具。FASTRAK內(nèi)部使用的傳感器最多能接收來自四個接收器的數(shù)據(jù)。采用高級數(shù)字信號處理技術(shù)，刷新率可達120HZ（和接受器一起使用時）并可達到長達4ms的信號延遲。這時數(shù)據(jù)在RS-232接口上就會以高達115.2波特的速率進行傳輸。如果你的應(yīng)用程序?qū)ο到y(tǒng)的要求是接近CRT標(biāo)準(zhǔn)的，F(xiàn)ASTRAK有專門的電路來實現(xiàn)信號的同步，以達到較好的效果。因為FASTRAK使用的是獨有的低頻電磁轉(zhuǎn)換技術(shù)，所以就不用擔(dān)心在接受者和發(fā)送器之間能否有持續(xù)的清晰的line-of-sight。Polhemus成功地解決了可能損壞聲波和激光裝置的數(shù)據(jù)阻塞和數(shù)據(jù)沖突。

Fastrak位置追蹤器產(chǎn)品特性：實時：無時間延遲。數(shù)字信號處理技術(shù)可達